La sfida del riciclo dei pannelli fotovoltaici: come risolvere il problema dei rifiuti

Il Green Deal Europeo, il pacchetto Fit for 55, Horizon Europe e il piano REPowerEU hanno collocato la neutralità climatica entro il 2050 come fulcro del futuro socio-economico europeo. Il fotovoltaico (FV) è centrale nel perseguimento degli obiettivi energetici dell’UE e mondiali, e ha visto una crescita impressionante nel 2022, superando 1 TW di capacità installata globale. L’efficacia dei moduli fotovoltaici è raddoppiata dal 2000, con una riduzione dei costi di circa il 95% dal 2011, abbassando sensibilmente il costo livellato dell’energia (LCoE) a partire da 10 ?/MWh in Medio Oriente fino a circa 50 ?/MWh in Germania, raggiungendo così la parità di rete in tutti i Paesi. Il FV è già un elemento chiave nella transizione verso la decarbonizzazione e la continua innovazione e diffusione delle tecnologie fotovoltaiche sarà cruciale per ridurre l?impatto ambientale del carbonio entro il 2050.

La Sfida del Riciclo dei Pannelli Fotovoltaici

L’incremento veloce delle installazioni di impianti fotovoltaici potrebbe generare milioni di tonnellate di rifiuti fotovoltaici entro il 2030-2050. È stato calcolato che questi rifiuti possono produrre tra 1,7 e 8 milioni di tonnellate di materie prime come vetro, Si, Ag, Cu, Al entro il 2030, e aumentare fino a 78 milioni di tonnellate entro il 2050. Ciononostante, da un punto di vista regolamentare, il sistema di raccolta e riciclo è già stato disciplinato dalla direttiva WEEE dal 2012. I moduli, una volta giunti a “punti di raccolta specifici”, devono essere processati per il recupero dei materiali. Inoltre, con l’aumento dei contaminanti, il riciclo consentirà il recupero di materiali che altrimenti dovrebbero essere estratti, rendendo più sostenibile la catena di approvvigionamento dell’energia solare.

Il mercato del riciclo dei pannelli sta crescendo, con processi in grado di raggiungere un’efficienza del 96%, sebbene ci sia margine per ulteriori miglioramenti. In futuro, per poter adottare il FV su ampia scala sarà necessario rendere il settore completamente circolare, progettando i pannelli in modo che siano facilmente smontabili, riparabili, ristrutturabili e riciclabili. Questa sarà una sfida, considerando già ad oggi il 25% dei pannelli FV a silicio potrebbe essere riparato e riutilizzato.

Innovazione Tecnologica nel Settore Fotovoltaico

Per raggiungere la decarbonizzazione e accelerare verso un sistema energetico neutro sotto il profilo del carbonio, è essenziale considerare i fattori eco-sociali in tutta la catena produttiva dei dispositivi fotovoltaici, utilizzando metriche standardizzate di sostenibilità come il Life Cycle Assessment. Questo aiuta a identificare criticità e a orientare il processo decisionale verso pratiche eco-compatibili. Per le tecnologie emergenti, è fondamentale progettare il prodotto con una visione legata all’economia circolare sin dall’inizio.

La tecnologia leader nell’industria del fotovoltaico è il silicio cristallino, responsabile di circa il 96% delle installazioni FV avvenute negli ultimi vent’anni. Il silicio ha una performance competitiva con moduli dall’efficienza tra il 22 e il 24%, una durata media di 25-30 anni, un tempo di recupero energetico di 1-1,5 anni e costi contenuti. Tra le altre tecnologie emergenti, le celle solari a film sottile di CuInGaSe2 e CdTe hanno raggiunto record di efficienza in laboratorio del 23%, ma i moduli commerciali sfiorano concluso un’efficienza del 17-18%, occupando solo il 4% del mercato. Le principali difficoltà di queste tecnologie risiedono nel divario di efficienza tra il laboratorio e la produzione commerciale, così come un minore livello di produzione rispetto al silicio e il rischio derivante dai materiali critici Ga, In e Te.

Altri pannelli a film sottile, come le kesteriti basate su CZTS, CZTSe, CZTSSe, dimostrano un grande potenziale grazie all’abbandono della chimica rara. Le celle solari in perovskite (PSC), attirano molta attenzione per i rapidi progressi nell’efficienza in laboratorio pari o superiori a quelle del silicio ecce}}

Crescita e Prospettive Future del Fotovoltaico

Secondo una nuova analisi di Ember, basata sui dati mensili della capacità installata in 15 Paesi, che rappresentano l’80% delle installazioni solari per il 2023, il 2024 stabilirà un nuovo record globale nel fotovoltaico, sfiorando 600 GW di nuova potenza installata (+29% rispetto al 2023). Un risultato notevole, tenuto in conto che nel 2023 c’è stato già un incremento dell’86% sul 2022.

Le previsioni indicano che nel 2024, con 593 GW di nuova capacità installata, ci sarà un aumento globale del 29% in nuove installazioni fotovoltaiche rispetto all’anno scorso, che aveva raggiunto 444 GW di nuovi impianti. Un’espansione significativa sarà osservata in Paesi come Cina, Stati Uniti, India e Germania. La Cina da sola dovrebbe aggiungere 334 GW di nuova capacità entro fine anno, con le installazioni nei primi sei mesi del 2024 che superano del 28% lo stesso periodo del 2023. La Cina, oltre la metà dell’incremento globale, ha già raggiunto gli obiettivi pianificati per il 2030 su capacità solare ed eolica. Anche l’India ha accelerato dopo un periodo di incertezze regolamentari, prevedendo 23 GW di nuova capacità solare entro fine anno, con un incremento del 77% rispetto al 2023. Negli Stati Uniti, il fotovoltaico è in espansione, spinto da grandi progetti che rappresentano un aumento del 55% sull’anno precedente. Altri Paesi, come Pakistan e Arabia Saudita, hanno registrato una forte crescita nelle importazioni di pannelli solari, candidandosi a nuovi attori principali del settore.

Globalmente, le esportazioni cinesi di pannelli solari hanno ampliato mercati come Sudafrica, Filippine e Medio Oriente, incrementandone rapidamente la capacità solare. In Europa, il settore fotovoltaico continua a espandersi, anche se più lentamente rispetto ai contesti asiatici e americani. La Germania, un leader storica nel fotovoltaico, ha registrato una crescita costante, con un incremento dell’11% sul 2023 nelle installazioni grazie alle nuove riforme che hanno semplificato le procedure burocraticon e aumentato gli incentivi. Stimano che la Germania entro la fine del 2024 installarà 17 GW di nuova capacità, in linea con gli obiettivi del Piano Nazionale Energia e Clima (NECP). Anche in Italia, da gennaio a luglio 2024, si sono osservate nuove installazioni in crescita del 41% rispetto allo scorso anno, consolidandoci come il terzo mercato fotovoltaico dell’Unione Europea. La capacità solare del Portogallo ha raddoppiato nei primi sette mesi del 2024 rispetto lo stesso periodo del 2023, ma rimane ancora un mercato modesto in termini assoluti.

Nella cornice europea, il fotovoltaico sta emergendo come una risposta chiave per la transizione energetica e la mitigazione delle emissioni di CO2. Con il Green Deal europeo e l’obiettivo della decarbonizzazione entro il 2050, l’energia solare ha un ruolo punto centrale nelle strategie a lungo termine dell’UE. La straordinaria crescita del fotovoltaico negli ultimi due anni ha cambiato drasticamente le prospettive globali delle energie rinnovabili. Si prevede che entro il 2024 l?energia solare supererà la capacità aggiuntiva di carbone globalmente accumulata dal 2010. Questo scenario evidenzia il fotovoltaico come una tecnologia cruciale per raggiungere gli obiettivi climatici globali. Le proiezioni di Bloomberg New Energy Finance (BNEF) e SolarPower Europe suggeriscono che entro il 2030, il solare contribuirà a fornire un quarto dell’elettricità mondiale. Raggiungere questo obiettivo significherà quintuplicare la capacità fotovoltaica globale arrivarndo a 6000 GW. Tuttavia, sarà necessario un impegno continuo per superare sfide come l’espansione delle reti di distribuzione e la capacità di stoccaggio energetico.

Bullet Executive Summary

Il fotovoltaico rappresenta una delle soluzioni più promettenti per la transizione energetica mondiale. La rapida crescita delle installazioni, il calo dei costi e l’innovazione tecnologica ne fanno una fonte di energia sempre più accessibile e competitiva. Tuttavia, garantire la gestione dei rifiuti fotovoltaici e perfezionare un sistema di riciclo efficiente sono sfide cruciali per assicurare la sostenibilità a lungo termine del settore. La transizione ecologica richiede un approccio comprensivo che consideri non solo l’efficienza energetica, ma anche l’impatto ambientale e sociale lungo l?intera catena produttiva.

È fondamentale, come punto di partenza, ridurre le emissioni di carbonio mediante l’adozione delle energie rinnovabili come il fotovoltaico. Questo non solo contribuisce a contrastare i cambiamenti climatici, ma promuove anche un’economia più sostenibile e resiliente. Ulteriormente, dovremmo puntare all?implementazione di un’economia circolare nel settore, progettando pannelli che siano facili da riciclare, riparare e riutilizzare, minimizzando così l’estrazione di nuove risorse e riducendo i rifiuti.

Insomma, il fotovoltaico non rappresenta solo una forma di energia; è un elemento centrale per un futuro sostenibile. La sua crescita e adozione richiedono un impegno continuo in ricerca, innovazione e politiche che promuovano un’economia circolare e una gestione sostenibile delle risorse. Solo in questo modo possiamo garantire energia pulita e duratura per le-generazioni future.